Ученые открыли комбинацию ферментов, заметно ускоряющую разложение пластиковых отходов

Исследователи Портсмутского университета заявили об изобретении «коктейля» из специальных ферментов, который разлагает пластик в шесть раз быстрее существующих ныне. Ученые надеются, что использование нового соединения ферментов поможет решению глобальной проблемы пластикового загрязнения. В этом году она заметно усугубилась из-за пандемии коронавируса, когда во всем мире резко выросли объемы неорганических отходов.

Результаты исследования ученых Портсмутского университета опубликованы в официальном сборнике трудов Национальной академии наук США. Сообщается, что ускорить разложение полиэтилентерефталата (ПЭТ, наиболее используемый пластик для пищевых продуктов и напитков) на более простые соединения удалось при помощи соединения двух ферментов — PETase и MHETase, которые ранее уже показали свою эффективность в разложении пластика.

Помимо Портсмутского университета в проекте по созданию комбинации ферментов участвуют американские исследователи из Национальной лаборатории по возобновляемой энергии при Министерстве энергетики США.

Результат достигнут во многом благодаря созданию нового вида фермента PETase, который разлагает пластик на 20% быстрее, чем его предшественники.

Для соединения двух ферментов в «коктейль» был использован специальный синхротрон DLS, который позволил создать 3D-модель фермента MHETase, что в итоге и помогло понять принцип его комбинации с усовершенствованным ферментом PETase.

Комбинация нового фермента PETase с открытым в 2016 году ферментом MHETase позволяет в шесть раз ускорить распад полимерной структуры ПЭТ на более простые спирты и кислоты. Таким образом, ученые утверждают, что пластиковые отходы, которые могут сохраняться в природе сотни лет, при обработке этим «коктейлем» могут быть уничтожены всего за несколько дней.

Проблема борьбы с пластиковыми отходами заметно обострилась из-за пандемии COVID-19.

Карантинные меры на короткий срок сократили выбросы вредных веществ в атмосферу, но при этом увеличилось использование одноразового пластика: только в США с началом пандемии оно выросло на 250–300%.

Свою роль сыграло как огромное количество средств индивидуальной защиты, таких как маски и перчатки, так и распространение доставки товаров и еды из ресторанов, и временный отказ от борьбы с одноразовым пластиком.

Отчасти отражают резкий всплеск использования пластика данные исследовательской компании Grand View Research о росте рынка одноразовых масок — в прошлом году он составлял $800 млн, в нынешнем году, по прогнозам компании, его объем достигнет $166 млрд. По подсчетам ученых из португальского Университета Авейру, опубликованных в середине июня в журнале Environment, Science & Technology, во время пандемии в мире ежемесячно используется 129 млрд масок и 65 млрд перчаток.

На этом фоне ученые активизируют исследования, призванные бороться с нашествием сложных неорганических отходов, в том числе с пластиком. В апреле французская компания Carbios представила новую формулу фермента, который всего за десять часов расщепляет 90% полимера ПЭТ на более простые мономеры. Совместно с датской биотехнологической компанией Novozymes французы намерены уже в начале следующего года приступить к строительству экспериментального завода по переработке ПЭТ, используемого в пищевой индустрии, и полиэстра, используемого при производстве одежды.

Необходимость сокращения пластиковых отходов стимулирует ученых и бизнес подходить к решению этой проблемы и с другой стороны — путем создания и продвижения биоразлагаемого пластика. По прогнозам специалистов, мировой рынок биопластика только в ближайшие семь лет будет расти в среднем на 9,7% в год и к 2027 году достигнет объема в $7,6 млрд. Главным двигателем этого рынка, как ожидается, будет ЕС, где уже приняты довольно строгие меры по ограничению и использованию традиционного пластика.

При этом эксперты ожидают, что компании из Северной Америки и Азии могут стать одними из наиболее быстрорастущих игроков рынка биопластика.

Среди компаний, которые уже сейчас являются ведущими в этой отрасли, эксперты называют немецкую BASF, британскую Biome Technologies, японскую Mitsubishi Chemical, американскую NatureWorks.

Евгений Хвостик